<<
>>

Влияние ионизирующего излучения на организм

Возникшая на территории Беларуси в результате аварии на ЧАЭС радиационная обстановка заставила обратиться к изучению влияния ионизирующих излучений на организм и биомедицинских последствий, связанных с аварией.

Ионизирующие излучения, или радиоактивность, возникают в результате способности нестабильных изотопов[3] химического элемента к самопроизвольному распаду и превращению в другой изотоп до тех пор, пока не образуется стабильный элемент. Так, цепочка распада наиболее распространенного изотопа урана U-238 ведет к образованию радиоактивного ряда, конечным продуктом которого является стабильный изотоп свинца. Среди радиоактивных элементов, образуемых при этом, встречаются короткоживущие (например, протоактиний Ра-234 с продолжительностью жизни 1,18 мин) и долгоживущие, такие как торий (Th-230 — 80 ООО лет). Каждый акт распада сопровождается выделением лучистой энергии, способной вызывать ионизацию — превращение нейтральных атомов и молекул облучаемого вещества в электрически заряженные. В процессе самопроизвольного радиоактивного распада[4] атомными ядрами выделяются излуче

ния, подразделяемые на электромагнитные и корпускулярные. К корпускулярным относятся альфа-излучение — поток положительно заряженных частиц (ядер атома гелия); бета-излучение — поток отрицательно заряженных частиц (электронов). Электромагнитным является гамма-излучение — коротковолновое излучение, близкое к рентгеновскому, при котором не происходит испускания каких-либо частиц.

Человек и животные в процессе эволюции адаптировались к ионизирующим излучениям от естественных природных источников земного и космического происхождения. Но в настоящее время радиационный фон окружающей среды значительно повысился за счет искусственных источников облучения. Медицинское применение рентгеновских лучей, испытание атомного оружия и последующее выпадение радиоактивных осадков, развитие атомной энергетики сыграли значительную роль в повышении радиоактивности на земном шаре.

Отмечено, что с 1944 по 1988 г. в мире произошло 296 аварий, связанных с использованием атомной энергетики, в которые было вовлечено около 140 ООО человек. При этом значительные дозы облучения (более 600 Р на участок кожи и более 25 Р на костный мозг) получили 25 ООО человек. Следует учитывать, что на организм человека, кроме общего облучения, воздействуют и радиоактивные вещества, попадающие через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт.

Спустя 10 лет после открытия рентгеновских лучей узнали о возникновении вследствие облучения ими злокачественных новообразований, а первыми жертвами стали медицинские работники. Вскоре появились экспериментальные данные о лучевом канцерогенезе (развитии злокачественных опухолей) у различных видов животных. Наиболее полные сведения об индуцированных облучением лейкозах и опухолях у человека содержатся в многочисленных сводках и обзорах, посвященных отдаленным последствиям действия излучения у пострадавших при атомных бомбардировках в Японии. По данным отчета ООН за 1964 г., заболеваемость лейкозами в Японии с 1946 по 1960 г. выросла с 10,7 до 28 на 1 млн человек. Получены важные данные о зависимости частоты острых и хронических лейкозов от возраста и дозы излучения. Показано, что в целом риск заболевания лей

козом у переживших бомбардировку с течением времени снижается, однако у тех, кто 30 лет назад подвергся сильному облучению, вероятность заболевания все еще превышает контрольный уровень.

Степень поражения организма в результате воздействия проникающей радиации зависит от двух основных факторов:

  • радиочувствительности тканей, органов и систем;
  • величины поглощенной[5] дозы излучения и ее распределения в организме. Каждый в отдельности и в сочетании друг с другом эти факторы определяют тип реакции организма на лучевые воздействия (местные или общие), а также время ее проявления (непосредственно после облучения, вскоре после него или в более отдаленные сроки).

Поглощенная телом человека доза измеряется в грэях (радах), а естественный радиационный фон, действию которого

люди подвергаются, — в миллигрэях (миллирадах) в год.

Равные дозы различных видов излучения вызывают различные биологические эффекты. Например, поглощенная доза нейтронного излучения приводит к более тяжелым последствиям, чем такая же доза рентгеновского.

Радиочувствительность организма тем выше, чем моложе человек. Особенно сильное влияние радиация оказывает на эмбрион. На ранних этапах эмбриогенеза плод представляет собой конгломерат из делящихся и дифференцирующихся клеток, обладающих наибольшей радиочувствительностью. Весьма частым следствием облучения эмбриона является микроцефалия (недоразвитие мозга) или вообще отсутствие центральной нервной системы, возникающее при дозах 0,5—2 Гр. Во взрослом организме таких последствий нельзя вызвать никакими дозами. Облучение на ранних стадиях развития организма (до имплантации оплодотворенной яйцеклетки в матку и в начале органогенеза), как правило, заканчивается внутриутробной гибелью, а при облучении в середине периода органогенеза — гибелью новорожденного. Воздействие в период основного органогенеза вызывает уродства, а облучение плода — лучевую болезнь новорожденного. Изучение последствий облучения беременных женщин во время атомной бомбардировки в городах Хиросима и Нагасаки показало, что степень проявления аномалий и их особенности в основном соответствуют теоретически ожидаемым. У половины детей, матери которых находились в 2 км от эпицентра взрыва, отмечена внутриутробная смертность, а у выживших младенцев наблюдалась умственная отсталость. Согласно другим данным, у 45 % детей, родившихся от матерей, подвергшихся облучению в сроках беременности 7—15 недель, имелись признаки умственной отсталости. У потомства женщин, перенесших облучение в первой половине беременности, отмечены микроцефалия, задержка роста, болезнь Дауна и врожденные пороки сердца. Частота и степень аномалий были выше в тех случаях, когда пострадавшие матери находились на расстоянии менее 2 км от эпицентра взрыва.

После открытия биологического действия ионизирующих излучений было установлено, что приводящие к гибели представителей различных видов животных дозы варьируют в широких

пределах. Наряду с межвидовой и индивидуальной радиочувствительностью различаются по радиочувствительности клетки и ткани одного и того же организма.

Основу отдаленной лучевой патологии составляют различные нарушения на клеточном уровне, возникающие в результате непосредственного воздействия радиации. К ним относятся гибель клеток и изменения в половом аппарате. В тканях с низким уровнем физиологической регенерации происходит консервация стойких наследственных нарушений. Фиксируются также нелетальные наследственные изменения. Все это — результат накопления повреждений в генетическом аппарате соматических клеток. Отдаленные последствия охватывают такие структуры, как кожа, соединительная, легочная, почечная и другие ткани, в которых развиваются уплотнения и атрофии на пораженных участках. Вследствие этих процессов развивается катаракта, нефросклероз, различные нейродистрофические и другие расстройства.

Следует учитывать также, что одни части (органы, ткани) тела более радиочувствительны, чем другие. При одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака легких более вероятно, чем рака щитовидной железы, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей учитываются с разными коэффициентами.

Типичный пример радиационного поражения организма животных и человека — острая лучевая болезнь — развивается при облучении в дозах, превышающих 1 Гр.

Симптомы этой болезни — отсутствие аппетита, а также тошнота, рвота, усиливающиеся после приема жидкости. Ощущается сухость и горечь во рту. Пострадавшие жалуются на тяжесть в голове, головную боль, общую слабость, сонливость. Продолжительность этой фазы (фаза первичной острой реакции) — 1—3 дня. После исчезновения этих симптомов наступает фаза кажущегося благополучия, или латентная стадия лучевого поражения, при которой в течение 14—32 суток отсутствуют видимые проявления признаков болезни. Спустя 2—4 недели после облучения самочувствие-резко ухудшается, нарастает слабость, повышается температура, возникают изменения крови: повышается

  1. Зак. 3133

СОЭ (скорость оседания эритроцитов), снижается количество эритроцитов (эритропения) и лейкоцитов (лейкопения), проявляется геморрагический синдром (кровоизлияния в кожу, слизистые оболочки, желудочно-кишечный тракт, мозг, сердце, легкие). Опасность кровотечений из-за тромбоцитопении (уменьшение количества тромбоцитов) и возникновение инфекционных осложнений из-за резкого и длительного угнетения иммунной системы представляют угрозу для жизни.

Начало фазы восстановления характеризуется нормализацией температуры, улучшением самочувствия, появлением аппетита, восстановлением сна. Прекращается кровоточивость, исчезают или ослабевают другие симптомы. Происходит постепенное восстановление показателей крови.

Рассмотренный вариант острой лучевой болезни при относительно равномерном внешнем облучении встречается редко. Чаще всего возникают неравномерные облучения. В таком случае какой-то орган или ткань поражается больше (так называемые критические органы). В результате аварии на ЧАЭС многие ликвидаторы страдали острой лучевой болезнью, возникшей от общего относительно равномерного облучения обширных участков кожного покрова и частично от ингаляционного поступления нуклидов (в основном радиоактивных йода и цезия). Основными критериями при первичной диагностике и определении очередности госпитализации были наличие, срок возникновения и интенсивность тошноты и рвоты.

Хроническая лучевая болезнь не является отдаленным последствием острого облучения, она развивается в результате продолжительного облучения организма в малых дозах. Специфика хронической лучевой болезни состоит в том, что в активно пролиферирующих (обновляющихся) тканях длительное время сохраняется возможность морфологического восстановления тканевой организации. Такие системы, как нервная, сердечно-сосудистая и эндокринная, отвечают на хроническое лучевое воздействие сложным комплексом функциональных реакций и медленным нарастанием дистрофических изменений. Одной из особенностей лучевой болезни является развитие осложнений в весьма отдаленные сроки — через 10—20 лет и более после облучения.

К отдаленным последствиям облучения относятся возникновение лейкозов, злокачественных опухолей, катаракты и сокращение продолжительности жизни.

Прогноз при острой и хронической лучевой болезнях зависит от дозы излучения. Различают четыре прогностические категории:

  1. выживание невозможно;
  2. выживание возможно;
  3. выживание вполне вероятно;
  4. выживание несомненно.

Установлено, что если доза облучения основной массы тела достигает 5—6 Гр, то выживание невозможно, несмотря на медицинский уход и самую совершенную терапию. При дозах 2—4,5 Гр выживание возможно, несмотря на тяжелое поражение, но необходимо своевременное и квалифицированное лечение. При такой дозе облучения клиническая картина разгара болезни в большинстве случаев связана с реакциями кроветворной системы. Критическая стадия заболевания наступает на 4—5-й неделе, характеризуется подавлением образования тромбоцитов и незрелых форм лейкоцитов (гранулоцитопения), с чем связаны такие осложнения, как геморрагии (кровоизлияния в ткани), инфекции, изъязвления тканей. При дозах 1—2 Гр выживание вероятно без специального лечения. Радиационное воздействие не вызывает сильного угнетения образования форменных элементов крови, но полное выздоровление может затянуться. При дозе менее 2 Гр эффект воздействия еще более слабый, поэтому своевременное восстановление кроветворения и выживание несомненны.

Известны данные о заболеваемости раком щитовидной и молочной желез и раком легких, радиационная природа которых установлена. Ввиду того что латентный период развития опухолей длится много лет и большинство заболеваний развивается к концу жизни, количество лиц с опухолями этих органов среди выживших после взрыва растет.

Возникновение катаракты — типичное отдаленное последствие после тотального облучения организма или местного облучения хрусталика. Пороговая доза для возникновения катаракты после однократного рентгеновского облучения глаза человека — 15*

  1. Гр, а при дозе 5 Гр наблюдается прогрессирующее развитие катаракты.

Составленные на основании наблюдений в Японии прогнозы, касающиеся картины развития болезней и появления врожденных аномалий у населения Беларуси вследствие аварии на ЧАЭС, не подтвердились из-за различия в действии повреждающих факторов.

В Хиросиме взрыв произошел в воздушной среде и основными факторами были ударная волна, электромагнитные излучения и пожары, а радионуклидов рассеялось немного. Поэтому у большинства уцелевших после атомного взрыва развились острая или хроническая формы лучевой болезни с отдаленными последствиями.

Ведущим поражающим фактором после аварии на ЧАЭС стало выпадение разнообразных радионуклидов. Радиоактивные вещества, коротко- и долгоживущие, перенесенные воздушными потоками на большие расстояния, послужили причиной внешнего облучения многих людей. На третий день после аварии (28.04.1986) радиоактивное загрязнение воздуха короткожи- вущими нуклидами (йод-131, цезий-134, -136 и -137, молиб- ден-99, цирконий-9, рутений-106 и др.) было обнаружено даже в Финляндии. Долгоживущие радионуклиды, особенно цезий-137 (период полураспада Cs-137 равен 30, 17 года) и стронций-90 (период полураспада Sr-90 — 29 лет), осевшие в почву, до сих пор оказывают негативное воздействие на все живое. Массовая пораженность населения (за исключением ликвидаторов) острой и хронической формами лучевой болезни в первые дни после аварии является дискуссионным вопросом. Информация об аварии на ЧАЭС в первые недели утаивалась, во многих случаях не ставился точный диагноз, т.е. желудочно-кишечные формы острой лучевой болезни могли диагностироваться как иные заболевания желудочно-кишечного тракта, а радиационные дерматиты — как аллергии. Поэтому в настоящее время трудно получить точную информацию о фактических проявлениях лучевой болезни у населения. Однако уже в 1991 г. на одном из симпозиумов отмечалось, что хроническая лучевая болезнь выявлена у половины детей из зоны радиационного загрязнения с уровнем 40 Ku/км2. Особенно сильное воздействие на щито

видную железу как взрослых, так и детей в первые дни аварии оказал йод-131. Период его полураспада — 8 суток. Отмечен рост ранее теоретически ожидаемой заболеваемости раком щитовидной железы. Если в Японии рост заболеваний щитовидной железы четко прослежен лишь на десятый год после катастрофы, то в Беларуси он отмечен уже на третий год после аварии, причем заболеваемость нарастает из года в год во всех возрастных группах.

В прилегающих к ЧАЭС областях Украины случаи рака щитовидной железы тоже участились, но в значительно меньшей степени (около 80 случаев к концу 1992 г.). В примыкающей к Гомельской области Брянской области России повышения заболеваемости вообще не отмечалось. Высокий рост патологии щитовидной железы в Беларуси объясняется тем, что воздействие радиоактивного йода прошло на фоне характерной для многих районов Белорусского Полесья зобной эндемии, обусловленной недостатком стабильного йода в продуктах питания и воде. Среди белорусов, родившихся в 1983—1985 гг., зафиксирована наиболее высокая заболеваемость раком щитовидной железы. Реконструированные поглощенные йодные дозы свидетельствуют о том, что у детей они в 3—10 раз выше, чем у взрослых. Этим и объясняется отмечаемый с 1990 г. высокий рост заболеваемости раком щитовидной железы детей. Если до недавнего времени в Беларуси у детей не встречалось ни одного случая указанной болезни, то уже в 1990 г. отмечено 8 случаев, в 1991 г. — 41, в 1992 г. — 127. Половина случаев приходится на Гомельскую область.

Отмечается значительный рост незлокачественной узловой патологии щитовидной железы. В Хойникском районе она встречается в 12,5 случая на 1000 обследованных, в контрольном районе — 2 на 1000. Возрастает частота случаев функциональных нарушений (пониженная и повышенная функции) со стороны щитовидной железы.

Морфофункциональные нарушения со стороны щитовидной железы влекут за собой изменения и других эндокринных органов: поджелудочной железы (увеличилась заболеваемость диабетом), надпочечников, половых желез и др. У девочек часто регистрируются кисты яичников, у мальчиков — крипторхизм

(неопущение яичка в мошонку) и прочие виды патологии половых желез.

Ретроспективное изучение постчернобыльских эффектов у населения Витебской и Гомельской областей показало, что в 1987—1988 гг. наблюдалось снижение числа всех видов клеток крови, включая гранулоциты, моноциты и лимфоциты, причем у населения не только Гомельской, но и Витебской области, которая наименее всего пострадала от аварии и считается относительно чистой. Эти изменения были особенно выражены у лиц с различными инфекционными заболеваниями, когда к органам кроветворения и иммунитета предъявляются повышенные функциональные требования (изучались гемограммы больных дизентерией, сальмонеллезом, менингококковой инфекцией). Контрольной группой послужили допризывники г. Витебска, у которых не выявлено изменений гемограмм при повторных исследованиях. После аварии на ЧАЭС, уже начиная с 1986 г., у всех наблюдаемых больных обнаруживается достоверное снижение лейкоцитов более чем в 1,5 раза. Хотя постепенно количество лейкоцитов у больных повышается, но даже к 1990 г. оно не достигло доаварийного уровня. Динамика лейкоцитоза на протяжении пяти лет после аварии расценивается как лучевая реакция. Причем в течение первых 8 месяцев изменения в гемопоэзе были наименее выраженными (латентный период).

Психическая дезадаптация в первые месяцы катастрофы отмечалась у большинства взрослого и детского населения, что выражалось в психических срывах, депрессиях, различного рода фобиях, а у половины детей, родившихся в 1986—1987 гг., — в запаздывании созревания центральной нервной системы.

Радиационная обстановка негативно сказывается и на показателях физического развития. У новорожденных отмечен дефицит массы тела. Как показали исследования отдела антропологии и экологии ИИЭФ НАН Беларуси, дефицит массы тела сохраняется и в более старших возрастах. Группу риска в настоящее время составляют дети, облученные внутриутробно или в раннем возрасте (особенно до 1 года) и в период полового созревания.

Дефицит массы тела в грудном возрасте у детей из зоны жесткого радиационного контроля отмечен также Украинским науч

ным центром радиационной медицины и екатеринбургским Институтом охраны материнства и детства, наблюдавших детей из населенных пунктов, расположенных в непосредственной близости от Семипалатинского ядерного полигона. В этих населенных пунктах повышенный радиационный фон оказывал воздействие значительно дольше. Здесь выявлен высокий процент детей, родившихся с внутриутробной гипотрофией (15 % против 6 % в нормальных условиях) и гипоксией (30 % против 14 % в контроле). В изучаемых селах возле Семипалатинска нарушена общебиологическая закономерность соотношения полов (девочки составляли 52 % всех родившихся детей, в то время как в контроле — 47 %).

Влияние малых доз радиации. В последние годы ученые уделяют пристальное внимание воздействию малых доз радиации. Если ранее считалось, что малые дозы не оказывают негативного воздействия на организм, то в результате более чем десятилетнего изучения пришли к выводу, что малые дозы радиации изменяют ответную реакцию организма на воздействие различных постоянных факторов. При хроническом воздействии малых доз организм находится в состоянии компенсационного напряжения. Длительное существование его в таком состоянии приводит к исчерпанию резервных возможностей, сокращению продолжительности жизни, преждевременному старению, опухолеоб- разованию.

Все медико-биологические последствия аварии на ЧАЭС в настоящее время учесть невозможно. Радиационная обстановка требует постоянного и долговременного мониторинга популяций.

<< | >>
Источник: Л. Тегако, Е. Кметинский. Антропология: учеб. пособие. — 2-е изд., испр. — М. : Новое знание. — 400 с.. 2008

Еще по теме Влияние ионизирующего излучения на организм:

  1. ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
  2. КОМПЛЕКСНОСТЬ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
  3. Йодсодержащие биологически активные добавки
  4. Старение организма п продолжительность жизни
  5. Процессы адаптации и экологические законы
  6. Влияние ионизирующего излучения на организм
  7. Радионуклиды
  8. Психотропные вещества
  9. ГААВА 14 ВЛИЯНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНОЙ СРЕДЫ НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОЗНАНИЕ
  10. 1.1. Концепция экосистемы
  11. 19.1. Основные характеристики ионизирующих излучений
  12. Чернобыль